31.01.2023 Mit dem Hochlauf der Elektromobilität steigt auch die Anzahl der benötigten Antriebsbatterien. Die Frage nach umweltfreundlichen Herstellungs- und Recyclingverfahren wird dringlicher. Das funktionserhaltende Recycling von Lithium-Ionen-Batterien steht im Fokus des 2022 gestarteten Projekts »RecyLIB« – gefördert über ERA-MIN von der Europäischen Union und nationalen Fördergebern. Mit neuen Verfahren zur Batterieelektrodenherstellung, direktem Recycling und integrierten funktionalen Stoffkreisläufen wollen die Forschenden Funktionsmaterialien so weit wie möglich zurückgewinnen und effizient wiederverwenden. »RecyLIB« zielt auf ein integriertes Herstellungsverfahren für Lithium-Ionen-Batterieelektroden ab, bei dem der Produktionsprozess bereits so gestaltet ist, dass recyceltes Material verwendet werden kann. Dadurch kann das aktive Funktionsmaterial nach dem Ende der Lebensdauer der Batterie mit hoher Ausbeute zurückgewonnen werden und steht für die direkte Wiederverwendung bei der Wiederherstellung von Elektroden zur Verfügung.
RecyLIB-Batteriezellen – alternative Herstellverfahren zur direkten Wiederverwendung von recycelten Batteriematerialien. Foto: M. Hofmann/ Fraunhofer ISC
Das recycelte Elektrodenmaterial sollte direkt in den Elektrodenherstellungsprozess zurückgeführt werden können, ohne die Zellleistung zu beeinträchtigen. Außerdem sollen kritische Prozesshilfsmittel, wie etwa giftige Lösungsmittel, entfallen. »Das RecyLIB-Team will einen großen Schritt in Richtung einer nachhaltigen Batterieproduktion in Europa machen«, sagt Dr. Michael Hofmann vom Fraunhofer-Institut für Silicatforschung, der das Projekt koordiniert. »Batterieproduktion und Batterierecycling müssen Hand in Hand gehen, damit der Energie- und Ressourcenverbrauch in der Produktion sowie die CO₂-Emissionen und andere Umweltauswirkungen so gering wie möglich sind.«
Um dies zu erreichen, setzt das RecyLIB-Konsortium auf wasserbasierte Trenn- (elektrohydraulische Fragmentierung und Zentrifugation) und Sortierverfahren, um die Batteriematerialien möglichst schonend zurückzugewinnen, sowie auf eine schmelzprozessbasierte Elektrodenherstellung, die den Verzicht auf giftige Lösungsmittel ermöglicht. Auch die Leistungsfähigkeit und das Alterungsverhalten von Batteriezellen aus Primärrohstoffen und recyceltem Funktionsmaterial werden im Rahmen des Projekts untersucht und bewertet.